核医学物理简介
核医学复习重点总结
第一章总论核医学定义：是一门研究核素和核射线在医学中的应用及其理论的学科。
主要任务是用核技术进行诊断、治疗和疾病研究。
核医学三要素：研究对象放射性药物核医学设备一、核物理基础（一）基本概念：元素---凡质子数相同的一类原子称为一种元素核素---质子数、中子数、质量数及核能态均相同的原子称为一种核素。
放射性核素----能自发地发生核内结构或能级变化，同时从核内放出某种射线而转变为另一种核素，这种核素称为放射性核素。
（具有放射性和放出射线）稳定性核素----能够稳定地存在，不会自发地发生核内结构或能级的变化。
不具有放射性的核素称为稳定性核素。
（无放射性）同位素----具有相同的原子序数（质子数相同），但质量数（中子数）不同的核素互为同位素。
同质异能素----- 核内质子数、中子数相同，但处在不同核能态的一类核素互为同质异能素。
（质量数相同，能量不同，如99mTc和99Tc）（二）核衰变类型四种类型五种形式α衰变释放出α粒子的衰变过程，并伴有能量释放。
β衰变放射出β粒子或俘获轨道电子的衰变。
β衰变后，原子序数可增加或减少1，质量数不变。
•β－衰变•β＋衰变•电子俘获（EC）γ衰变核素由激发态或高能态向基态或低能态跃迁时，放射出γ射线的衰变过程γ衰变后子核的质量数和原子序数均不变，只是核素的能态发生改变。
放射性核素的原子核不稳定，随时间发生衰变，衰变是按指数规律发生的。
随时间延长，放射性核素的原子核数呈指数规律递减。
N=N0e-λtN0：t＝0时原子核数N：t时间后原子核数e：自然对数的底(e≈2.718）λ：衰变常数（λ=0.693/T1/2）物理半衰期（T1/2）生物半衰期（Tb）有效半衰期（Te）1/Te=1/T1/2+1/ Tb放射性活度描述放射性核素衰变强度的物理量。
用单位时间内核衰变数表示，国际制单位：贝可（Becquerel，Bq）定义为每秒1次衰变(s-1），旧制单位：居里（Ci）、毫居里（mCi）、微居里（μCi）换算关系：1Ci=3.7×1010Bq比活度单位质量物质内所含的放射性活度。
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我国临床核医学现状
1956年创建，培训师资。
60年代普及推广。 70年代缓步提高，1977年核医学必修课。 80年代加速发展。仪器，药物的引进和研制
及广泛应用。
天津医科大学第二医院核医学教研 室
医用核物理基础
原子结构：
+
K L M N O
2n2 质子 Proton (Z)
原子核
自然界中有109种元素：93种天然，16种人工合成。
核素有2000余种，分为稳定核素和放射性核素。
稳定核素：能够稳定的存在，不会自发地变化。
274种，属于81种元素。
放射性核素：不稳定，能自发地放出射线而转变为
另一种核素。分为天然和人工合成。
原子序数在82以下的天然放射性核素较少，原子序 数大于大于83的元素均为放射性核素。人工放射性 核素可由核反应堆、加速器和放射性核素发生器等 生产制成。
临床核医学发展史
序幕（1895～1934年）1895年 M.H.
Roentgen发现X-射线, 1896年Henri Becquerl 发 现放射性, 1898年居里(Curie)夫妇成功提取钋(Po) 和镭(Ra), 1934年人工方法获得放射性30P。
初创阶段（1935
～1945年） 初具规模阶段（1945 ～1960年）1946年核
实验核医学的概念
研究：生命现象的本质和物质代谢的变
化，并侧重实验技术的方法学探讨和在 基础医学、生物医学一些学科中的应用 研究。 包括：核测量技术；标记技术、示踪技 术、体外放射分析技术核活化分析技术 等。
临床核医学是研究核素及核射线在临床诊断和治 疗中的应用技术及其理论，是一门利用开放型放 射性核素诊断和治疗疾病的学科。 临床核医学
【可编辑全文】核医学PPT课件-核医学绪论及物理基础
略
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Becquerel
1896年法国物理学家 Becquerel发现了铀的放射性，第一次认识到放射现象。他在研究铀盐时，发现铀能使附近黑纸包裹的感光胶片感光，由此断定铀能不断地发射某种看不见的，穿透力强的射线。 1903年与Curie夫人共获Nobel物理学奖。
History look back
History look back
略
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实验核医学之父
美国化学家 Hevesy，最早将同位素示踪技术用于植物的研究、人体全身含水量等生理学研究，并发明了中子活化分析技术。 于1943年获得了Nobel奖金。并被称为The father of experimental nuclear medicine。
放射性活度 分布的外部测量
以图像形式显示 （功能性显像）
半衰期短
核素数量少
灵敏度高
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显像原理 放射性核素或其标记化合物与天然元素或其化合物一样，引入体内后根据其化学及生物学特性有其一定的生物学行为，它们选择性地聚集在特定脏器、组织或受检病变部位中的主要机制有： ① 合成代谢：131碘甲状腺显像 ② 细胞吞噬：肝胶体显像 ③循环通路：99mTc-DTPA脑脊液间隙显像 ④选择性浓聚：99mTc-焦磷酸盐心肌梗死组织显像 ⑤选择性排泄： 99mTc-DTPA肾动态显像 ⑥通透弥散：脑血流灌注显像 ⑦离子交换和化学吸附：骨显像 ⑧特异性结合：放射免疫显像及反义显像
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反应堆 裂变产物、分离纯化 133Xe、131I等 （生产丰中子放射性核素，多伴有β衰变，不利于制备诊断用放射性核素）
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加速器 15O、18F等 （生产短寿命的乏中子放射性核素）
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发生器（“母牛”） “从长半衰期核素的衰变产物中得到短半衰期核素的装置” 99mMo-99mTc（钼-锝） 113Sn-113In（锡-铟）
1.核物理基础
《医学影像实用技术教程》
• 1951年，美国加州大学的卡森（Cassen）研制出第一台扫 描机，通过逐点打印获得器官的放射性分布图像，促进了 显像的发展。 • 1957年，安格（Hal O. Anger）研制出第一台γ照相机，称 安格照相机，使得核医学的显像由单纯的静态步入动态阶 段，并于60年代初应用于临床。 • 1959年，他又研制了双探头的扫描机进行断层扫描，并首 先提出了发射式断层的技术，从而为日后发射式计算机断 层扫描机—ECT的研制奠定了基础。 • 1972年，库赫博士应用三维显示法和18F-脱氧葡萄糖 （18F-FDG）测定了脑局部葡萄糖的利用率，打开了18FFDG检查的大门。他的发明成为了正电子发射计算机断层 显像（PET）和单光子发射计算机断层显像（SPECT）的 基础，人们称库赫博士为“发射断层之父”。 China Medical University Computer Center 2007.8
（内转换电子）
同质异能跃迁
（激发态→基态）
γ衰变： 有些放射性核素的原子核在发生β- 、β+ 、α、β 或EC等衰变过程中，所产生的子核处于不稳定状 态（激发态）立即向基态或低能态跃迁，多余的 能量以γ光子射出，核内的成分不变，子核的Z、 A不变，只是核素的能态发生变化。 伴随γ光子释出的核能级跃迁称为γ衰变，也是γ跃 迁或γ辐射。核医学诊断利用γ相机或SPECT机进 行脏器或病变的核素显像，检测γ射线 在脏器中 放射性分布情况。
3、电子俘获（EC）：放射性核素的原子核从核 外的轨道俘获一个轨道电子，使核内的一个质子 转化为中子，同时放射出中微子的过程。故子核Z －1，A不变，这种衰变只放出一个中微子，故能 量是单色的，K层电子被俘获称为K电子俘获。
核医学第1章 核医学物理基础
核医学第1章：核医学物理基础1.1 核能的基本概念核能是指核物质中原子核所具有的能量。
根据爱因斯坦的质量能等价原理，原子核的质量与能量可以相互转化。
因此，核能也可以理解为原子核质量的变化所产生的能量。
1.2 放射性与放射线放射性是指原子核发生变化而自发地释放出射线（如α、β、γ等）的现象。
放射性物质可以通过衰变到达稳定状态，其半衰期长短不同。
放射线是指放射性核子发生衰变后放出的电磁波和次级粒子。
1.3 α、β、γ射线的特性α射线的质量比较大，能量相对较低，电离能力强，但穿透力较弱，只能被轻质材料遮蔽。
β射线的穿透力较强，电离能力比α弱，可以被金属遮蔽。
γ射线的能量远高于α、β射线，穿透力强，电离能力弱，需要厚密的屏蔽材料。
1.4 核衰变的本质核衰变是指放射性物质中原子核发生自发的转化，通过放出α、β、γ射线等辐射释放能量，从而达到稳定状态的过程。
核衰变与放射性同义，是放射性物质的特征之一。
1.5 核反应的基本概念核反应是指核子相互作用，经过核转化而形成新的原子核的过程。
通常用粒子表示法或核反应方程式来描述核反应。
在核反应中，可能伴随着放出射线或吸收射线，释放出能量。
1.6 核反应堆的基本原理核反应堆是利用核裂变或核聚变反应产生的热能转化成电能的装置。
核反应堆的核心是燃料区，通过控制反应堆中的裂变或聚变过程，可以控制反应堆的输出功率和运行状态。
1.7 核医学应用的主要方法核医学应用是指利用放射性核素的特殊性质，通过各种技术手段进行检测、治疗或研究生命过程的方法。
常用的核医学方法有放射性同位素扫描、放射性同位素治疗、放射性同位素标记技术等。
1.8 核医学的危害与防护核医学应用中，放射性物质有一定的辐射危害，如果安全操作不当可能会对人体造成伤害。
因此，核医学应用过程中需要加强防护措施，包括使用防护材料、佩戴防护设备、掌握操作技能等，以最大程度保障操作人员和患者的安全。
1.9以上为核医学第1章：核医学物理基础的相关内容，通过本章的学习可以初步了解核能、放射性、核衰变、核反应堆、核医学应用等方面的知识。
核医学 名解
核医学：核医学是利用核素及其标记化合物用于诊断和治疗疾病的临床医学学科，包括诊断核医学和治疗核医学。
核素：指质子数，中子数均相同，且原子核处于相同能级状态的原子。
半衰期：指放射性核素的数量因衰变减少一半所需要的时间，又称物理半衰期。
（T1/2=0.693/λ）湮灭辐射：β+衰变产生的正电子具有一定的动能，能在介质中运行一定的距离，当其能量耗尽时可与物质中的自由电子相结合，转化为两个方向相反，能量各为0.511MeV的γ光子消失，这叫湮灭辐射，是符合正电子显像的基础。
晶体（闪烁体）：用于放射性测量的闪烁晶体是在放射线或原子核粒子作⽤下发生闪烁现象的晶体材料，其作用是将射线的辑射能转变为光能，因此又被称为闪烁体。
光电倍倍增管（PMT）：是基于光电效应和二次电子发射效应的真空电子器件，其作用是将微弱的光信号转换成可测量的电信号，因此它也是一种光电转换放大器件。
符合探测：利用湮灭辐射的特点和两个相对探测器输出脉冲的符合来确定闪烁事件位置的方法称为电子准直，这种探测方式则称为符合探测。
甲功仪：主要用于甲状腺功能的测定和诊断，它是以甲状腺组织对放射性碘摄取率来衡量甲状腺的功能故而又称为甲状腺吸碘率测定仪。
动态显像：是显像剂引⼊体内后迅速以设定的显像速度采集脏器的多帧连续影像。
静态显像：是指当显像剂在脏器内或病变处的浓度处于稳定状态时进行的显像。
阳性显像：指显像剂主要被病变组织摄取，而正常组织⼀般不摄取或摄取很少，在静态影像上病灶组织的放射性比正常组织高而呈“热区”改变。
如心肌梗死灶显像等。
阴性显像：指显像剂主要被有功能的正常组织摄取，而病变组织基本上不摄取，在静态影像上表现为正常组织器官的形态，病变部位呈放射性分布稀疏或缺损。
如心肌灌注显像，甲状腺显像等。
负荷显像：是受检者在药物或生理性活动干预下所进行的显像。
有利于发现在静息显像下不易观察到的病变从而提高显像诊断的灵敏度。
正电子显像：是用于探测正电⼦的显像仪器通过显像剂中放射性核素发射的正电子进行的显像技术，称为正电子显像。
核医学知识点汇总
核医学知识点总结绪论+第一章核物理知识1、湮灭辐射:18F、11C、13N、15O等正电子核素在衰变过程中发射（产生）正电子，正电子与原子核周围的轨道电子（负电子）发生结合，同时释放两个能量相等方向相反的γ光子(511kev)，这种现象就叫正电子湮灭辐射现象。
2、物理半衰期（T1/2）：指放射性核素数目因衰变减少到原来的一半所需的时间，如131碘的半衰期是8.04天。
3、临床核医学：是将核技术应用于临床领域的学科，是用利用放射性核素诊断、治疗疾病和进行医学研究的学科。
4、核素：指具有特定的质子数、中子数及特定能态的一类原子。
5、放射性衰变的定义：放射性核素的原子由于核内结构或能级调整，自发的释放出一种或一种以上的射线并转化为另一种原子的过程。
6、放射性活度：表示单位时间内原子核的衰变数量：单位为Ci（居里），1Ci=3.7x1010Bq7、放射性核素发射器：从长半衰期的母体分离短半衰期的子体的装置，又称为“母牛”。
8、个人剂量监测仪：是从事放射性工作人员用来测量个人接受外照射剂量的仪器，射线探测器部分体积较小，可佩戴在身体的适当部位。
9、放射性核素示踪原理：是以放射性核素或其标记化合物作为示踪剂，应用射线探测仪器来检测其行踪，借此研究示踪剂在生物体内的分布代谢及其变化规律的技术。
10、阳性显像（positive imaging）是以病灶对显像剂摄取增高为异常的显像方法。
由于病灶放射性高于正常脏器、组织，故又称“热区”显像（hot spot imaging）如放射免疫显像、急性心肌梗死灶显像、肝血管瘤血池显像等。
11阴性显像（negative imaging）是以病灶对显像剂摄取减低为异常的显像方法。
正常的脏器、组织因摄取显像剂而显影，其中的病变组织因失去正常功能不能摄取显像剂或摄取减少而呈现放射性缺损或减低，故又称“冷区”显像（cold spot imaging）12放射性药物：含有放射性核素，用于临床诊断或治疗的药物。
核物理基础
Ｘ射线 俄歇电子 内转换电子
发生于原子序数>82
的核素
特 征
粒子质量大，带电 核
射程短、穿透力弱， 不适合显像
穿透 力弱
发生于贫中 子核素
射程仅 1~2mm
发生于贫 中子核素
射程短、能量单一，对 治疗，
局部的电离作用强，引 如32P-
入体内后，对其局部的 真性红
应用：显像、体外分析和核素治疗。
γ
P+e- n
特征X线 Auger 电子
3）γ衰变与内转换
γ衰变是伴随其它衰变而产生； 核素由激发态向基态或高能态向低能态
跃迁时放出γ射线的过程也称为γ跃迁 (γtransition) ； γ衰变后子核质量数 和原子序数均不变，9mTc
2.核素（nuclide） ：具有特定质量数、原子
序数与核能态的一类原子。
3. 同位素（isotope） ：具有相同原子序数，
而质量数不同的核素。
4.同质异能素(isomer) ：有相同质量数和
原子序数，处于不同核能态的一类核素。
5. 稳定核素（stable nuclide)
引力
二、基本概念
1.原子核（nucleus）结构 2.核素（nuclide） 3.同位素（isotope） 4.同质异能素(isomer) 5.稳定核素（stable nuclide) 6.放射性核素 (radionuclide) 7.放射性衰变（radiation decay） 8.半衰期,T1/2 (half-life) 9.放射性活度A （radioactivity） 10.母牛
核子（质子和中子统称为核子）之间
静电排斥力
质子之间
原子核的稳定性与核内质子数和中子数的比例有 关。